第四章 紫外-可見分光光度法

1、儀器分析儀器分析張張 威威 主編主編儀器分析儀器分析 波粒二象性波粒二象性hchE儀器分析儀器分析M + 熱熱M + 熒光或磷光熒光或磷光M M *基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)E0 E1hchEEEj0不同的物質(zhì)，具有不同的原子或分不同的物質(zhì)，具有不同的原子或分子結(jié)構(gòu)，其躍遷需要的能級(jí)差子結(jié)構(gòu)，其躍遷需要的能級(jí)差 E E不不同，即吸收不同波長(zhǎng)的光。同，即吸收不同波長(zhǎng)的光。基態(tài)基態(tài)激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài) E=hc/ E 吸收光譜吸收光譜發(fā)射光譜發(fā)射光譜吸收光吸收光2022年年1月月4 射射線線x射射線線紫紫外外光光紅紅外外光光微微波波無無線線電電波波10-3 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1

2、 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 見見 光光400760 nm0.1nm 10nm 750nm0.1cm0.1cm100cm1m1000m200400nm遠(yuǎn)紫外遠(yuǎn)紫外近紫外近紫外（真空紫外）（真空紫外）4儀器分析儀器分析 在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱為吸光光度法建立起來的分析方法稱為吸光光度法, ,主要有主要有: : 紫外吸收光譜：紫外吸收光譜：吸收光波長(zhǎng)范圍吸收光波長(zhǎng)范圍200 400 nm（近紫外區(qū)）（近紫外區(qū)） ，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。 可見吸收光譜：可見吸收光譜：吸收

3、光波長(zhǎng)范圍吸收光波長(zhǎng)范圍400 760 nm ，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。主要用于有色物質(zhì)的定量分析。 紅外吸收光譜：吸收光波長(zhǎng)范圍紅外吸收光譜：吸收光波長(zhǎng)范圍2.5 1000 m ,主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定。主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定。儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析 UV-vis是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)紫外是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)紫外-可見可見光區(qū)（光區(qū)（200760nm）范圍的電磁輻射的選）范圍的電磁輻射的選擇性吸收特性而建立的一種定性和定量方擇性吸收特性而建立的一種定性和定量方法。法。 屬于屬于分子吸收分子吸收光譜。光譜。儀器分析儀器分析1.透光率透光率 (透射比透射比,T )透光率透光率: :透

4、過的光強(qiáng)度與入射的光強(qiáng)度之比透過的光強(qiáng)度與入射的光強(qiáng)度之比%1000IITt 儀器分析儀器分析2.吸光度吸光度 (A)（也稱光密度（也稱光密度D或消光度或消光度E）tIITTA0lg1lg-lg CTA儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析當(dāng)一束平行的單色光通過某一均勻、無散射的當(dāng)一束平行的單色光通過某一均勻、無散射的含有吸光物質(zhì)的溶液時(shí)，在入射光的波長(zhǎng)、強(qiáng)度以及含有吸光物質(zhì)的溶液時(shí)，在入射光的波長(zhǎng)、強(qiáng)度以及溶液的溫度等因素保持不變的情況下，溶液的溫度等因素保持不變的情況下，clkA儀器分析儀器分析 式中：式中：A，吸光度，無量剛；，吸光度，無量剛； l，液層厚度，液層厚度(光程長(zhǎng)度光程長(zhǎng)度)，cm

5、； c，溶液的濃度；，溶液的濃度； k, 稱為吸光系數(shù)，稱為吸光系數(shù)，僅與入射光波長(zhǎng)和強(qiáng)度、僅與入射光波長(zhǎng)和強(qiáng)度、溶液的性質(zhì)及溫度有關(guān)溶液的性質(zhì)及溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)與濃度無關(guān)。 clkA儀器分析儀器分析影響吸光系數(shù)的因素影響吸光系數(shù)的因素 意義意義儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析clkA儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析Cr2O72- + H2O2HCrO4-2CrO42- + 2H+儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析 %11cmE儀器分析儀器分析中強(qiáng)吸收中強(qiáng)吸收弱吸收弱吸收強(qiáng)吸收強(qiáng)吸收A=lc儀器分析儀器分析1 %1 c mE10%11MEcmclEAcm%11與與 的關(guān)系？的關(guān)系？%11cm

6、E儀器分析儀器分析30711000. 2614. 03%11lcAEcm)/( 99201015.32330710%11cmmolLMEcm解：已知 M=323.15g/mol；c=2.0010-3(g/100ml ) T=24.3% ; A=-lgT=-lg0.243=0.614儀器分析儀器分析1%4150.441.571 101.4 102cmAEcl練習(xí)練習(xí)1 用雙硫腙法測(cè)定用雙硫腙法測(cè)定Cd2+溶液的吸光度。當(dāng)溶液的溶液的吸光度。當(dāng)溶液的濃度為濃度為140g/L，在最大吸收波長(zhǎng)，在最大吸收波長(zhǎng)520nm處測(cè)得吸光處測(cè)得吸光度為度為0.44，吸收池厚度為，吸收池厚度為2cm，求比吸光系數(shù)

7、和摩爾，求比吸光系數(shù)和摩爾吸光系數(shù)。吸光系數(shù)。(已知鎘的已知鎘的M=112.4g/mol)解：已知解：已知 c =140ug/L=1.410-5g/100ml A=0.44; l =2cm1%45111112.41.571 101.766 101010cmMEL molcm儀器分析儀器分析練習(xí)練習(xí)2：有一濃度為：有一濃度為1.0 g/ml Fe2+的溶液，與的溶液，與鄰二氮菲顯色后，在比色皿厚度為鄰二氮菲顯色后，在比色皿厚度為 2cm、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)510nm處測(cè)得吸光度為處測(cè)得吸光度為0.380，計(jì)算，計(jì)算(1)透光率；透光率；(2)摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù) 。（1）T10-A10-0.3800

8、.417 =41.7%0.3804111.06 10 ()51.79 102.0ALmolcmcl（2）解：已知 c=1.0g/ml=1.010-3g/L =351.0 10/1.79 10/55.85/ molg Lmol Lg儀器分析儀器分析在在溶液濃度溶液濃度和和液層厚度液層厚度一定的條件下，測(cè)定溶液在一定的條件下，測(cè)定溶液在不同不同波長(zhǎng)波長(zhǎng)處的吸光度，處的吸光度，以以 為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，A為縱坐標(biāo)作為縱坐標(biāo)作圖圖,即可得一條曲線稱為即可得一條曲線稱為吸收光譜（吸收光譜（A 曲線曲線）。）。 00.10.20.30.40.50.6400450500550600650吸收曲線波長(zhǎng)（nm）

9、A max=510 nm吸光度最大時(shí)，吸光度最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng)（max）鄰二氮菲亞鐵溶液鄰二氮菲亞鐵溶液儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析max吸收曲線是選擇吸收曲線是選擇入射光波長(zhǎng)（入射光波長(zhǎng)（max）的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。儀器分析儀器分析（2 2）同一物質(zhì)不同濃度，其吸收曲線形）同一物質(zhì)不同濃度，其吸收曲線形狀相似，狀相似，max不變，且在同一波長(zhǎng)處吸光不變，且在同一波長(zhǎng)處吸光度隨濃度降低而減小。度隨濃度降低而減小。 A=kcl作為作為定量定量分析的依據(jù)分析的依據(jù)儀器分析儀器分析吸收曲線特性不同。吸收曲線特性不同。吸收曲線是作為物質(zhì)吸收曲線是作為物質(zhì)分

10、析的依據(jù)分析的依據(jù)儀器分析儀器分析A. A. 生色團(tuán)生色團(tuán)是指分子中產(chǎn)生吸收帶的主要官能團(tuán)（通常含有是指分子中產(chǎn)生吸收帶的主要官能團(tuán)（通常含有 鍵）鍵）；生色團(tuán)為不飽和基團(tuán)生色團(tuán)為不飽和基團(tuán)：C=CC=C、N=ON=O、C=OC=O、C=SC=S等；等；B. B. 助色團(tuán)助色團(tuán)是指分子中能增強(qiáng)生色團(tuán)的吸光能力，并使生色團(tuán)的吸是指分子中能增強(qiáng)生色團(tuán)的吸光能力，并使生色團(tuán)的吸收帶向長(zhǎng)波移動(dòng)。收帶向長(zhǎng)波移動(dòng)。 助色團(tuán)為含有未共用電子對(duì)的雜原子基團(tuán)助色團(tuán)為含有未共用電子對(duì)的雜原子基團(tuán)：-OH、-X(鹵鹵素）、素）、-OR、-SH、-NH2儀器分析儀器分析C. C. 紅移紅移是指化合物的是指化合物的吸收

11、峰向長(zhǎng)波移動(dòng)，吸收峰向長(zhǎng)波移動(dòng)，這種效應(yīng)稱這種效應(yīng)稱為紅移為紅移。D. D. 藍(lán)移藍(lán)移是指化合物的是指化合物的吸收峰向短波移動(dòng)吸收峰向短波移動(dòng)，這種效應(yīng)稱這種效應(yīng)稱為藍(lán)移為藍(lán)移。E. E. 增色效應(yīng)：使吸光度增強(qiáng)增色效應(yīng)：使吸光度增強(qiáng)F. F. 減色效應(yīng)：使吸光度減弱減色效應(yīng)：使吸光度減弱儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析氙燈氙燈氫燈氫燈鎢燈鎢燈儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析模式設(shè)定模式設(shè)定顯示窗顯示窗拉桿拉桿樣品室樣品室0%T100%T波長(zhǎng)設(shè)定波長(zhǎng)設(shè)定參比參比擋光板擋光板待測(cè)待測(cè)儀器分析儀器分析1.開機(jī)，預(yù)熱20

12、分鐘2.設(shè)波長(zhǎng)3.配對(duì)比色皿： 1).按“模式鍵”，選擇“T”； 2).將參比溶液分別倒入2個(gè)比色皿中，放入樣品室； 3).將擋光板或黑體拉入光路中，按0%T鍵； 4).將第1個(gè)比色皿拉入光路中，按100%T鍵，再將第2個(gè)比色皿拉入 光路中讀出透光率； 5).兩個(gè)比色皿透光率之差應(yīng)0.5%4.調(diào)零（A=0)：按“模式鍵”，選擇“A”。將第1個(gè)裝有參比溶液的比色皿拉入光路中，按100%T 鍵5.測(cè)定：將第2個(gè)比色皿中的參比溶液棄去，倒入待測(cè)溶液并拉入光路中，穩(wěn)定后讀數(shù)。 注意：改變波長(zhǎng)，必須重新調(diào)零 倒溶液時(shí)遠(yuǎn)離儀器，避免濺濕儀器儀器分析儀器分析紫外分光光度計(jì)與可見分光光度計(jì)的差異紫外分光光度計(jì)

13、與可見分光光度計(jì)的差異儀器分析儀器分析紫外分光光度法與可見分光光度法的差異紫外分光光度法與可見分光光度法的差異儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析靈敏度靈敏度靈敏度靈敏度儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)使無色或淺色的待測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)槭篃o色或淺色的待測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)?有色化合物的反應(yīng)。有色化合物的反應(yīng)。顯色劑顯色劑與待測(cè)組分反應(yīng)形成有色化合物的試劑。與待測(cè)組分反應(yīng)形成有色化合物的試劑。 橙紅色，橙紅色， max=510 nm儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析

14、儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析%11Ecm儀器分析儀器分析之間在45. 315. 3550361AA儀器分析儀器分析Ak l c 儀器分析儀器分析%11cmE1 -%11L0.0356gg/100ml00356. 000. 1207736. 0lEACcm測(cè)%1 .79%100g1045L0 . 1Lg0356. 031儀器分析儀器分析xclkAxsslkAcssxxAcAc缺點(diǎn)：只有在測(cè)定的濃度區(qū)間內(nèi)溶液完全遵守朗伯缺點(diǎn)：只有在測(cè)定的濃度區(qū)間內(nèi)溶液完全遵守朗伯-比爾定比爾定律，并且律，并且Cs和和Cx很接近時(shí)，才能得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

15、很接近時(shí)，才能得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。儀器分析儀器分析%0 .84%100718. 0603. 0%10012SxAAB儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析其方法和步驟是：其方法和步驟是：1）配制一組濃度不同的）配制一組濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液溶液(c1 、 c2 )；2）在）在max處，分別測(cè)定吸光度處，分別測(cè)定吸光度(A1、A2)。3）以）以A為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，c為橫坐標(biāo)，繪制曲線，得到一為橫坐標(biāo)，繪制曲線，得到一條通過原點(diǎn)的直線，稱為條通過原點(diǎn)的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線（A-c曲線）曲線）。4）測(cè)定）測(cè)定待測(cè)待測(cè)溶液的吸光度溶液的吸光度Ax， Ax cx 。儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析儀器分析aalcKA22aalckA22bbaalcklckA111儀器分析儀器分析bbaalcklckA111bbaalcklckA22212lkkkkAkAkClkkkkAkAkCbabaaabababb)()(12211212211221b21a儀器分析儀器分析bbabalckAAAA11111b